Bài tập lớn động cơ đốt trong

ne: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải Nemax.. Ch ơng 4 ne - Tốc độ tính toán lúc đạt Nemax hoặc nhd khi đạt Nhdmax; ntt - Tốc độ tính toán ntmin, ntmax, ne..... Xác định nhi

 Đề bài tập:ề bài tập:

Loại động cơ Lắp trên

xe S/D V h (lit) 

Nemax/ne (ml/v/ph)

Memax/me (KG.m/v/ph)  i

T110 Xe Dodge 107,8/87 6.8 7,0 120/3200 54/1660 4 6L

Ch ơng 1

nM: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (Memax)

ne: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (Nemax)

Các tốc độ chọn nh sau

nmin = 20% ne = 0,2.3200 = 640 (vòng /phút)

nM  50% ne = 0,5.3200 = 1660 (vòng/ phút )

Ch ơng 2 Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy

1 Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu

hu= 14740 (1- ) = 14740.(1-0,9) = 1474 (Kcal/kg)

3 Lợng không khí lý thuyết l0 cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

l0 =

23 , 0

8 3

8

0

g g

g c  H 

=

23 , 0

0 15 , 0 8 85 , 0 3

Chỉ cho sai số tính toán không vợt quá 5%

6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi

148 , 0 56 , 14

16 , 2

CO CO

G

G g

042 , 0 56 , 14

61 , 0

CO CO

G

G g

093 , 0 56 , 14

35 , 1

 i

O H O

H

G

G g

717 , 0 56 , 14

44 , 10

N N

G

G g

1 717 , 0 093 , 0 042 , 0 418 , 0

2 2

563 , 13

 Tỷ lệ của không khí

gxg =

1

1

 Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp

Rxg = 8,5 KGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng

Rkk =29,27 KGm/kg.độ Hằng số khí của không khí

10.Nhiệt dung của chất khí

Cvxg = 0,35 Kcal/kg.độVậy ta có Cvhht = gkk.Cvkk + gxg.Cvxg=0,931.(0,165 + 0,000017.Tc )+0,069.0,35=

Ch ơng 3

Quá trình nạp

1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp Pa

Tính theo nhiều tốc độ (nmin, nM, ne) ở chế độ toàn tải dùng công thức gần đúngsau đây của Giáo s tiến sĩ Lenin J.M

Pa =

5 , 3 2 2

2

2 ' 6

2 0

1

1 10 520

P

Trong đó:

n - Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán;

Vh’ - Thể tích công tác của 1 xi lanh qui ớc, tính bằng m3 ;

Vh’ = 1 , 13

6

8 , 6

.





r a

a r

T P

T P

2

2 ' 6

2 min 0

1

1 10 520

P

=

5 , 3 2 2

2

2 6

2

1 7

5 , 0 0 , 7 85 , 0

1 001 , 0

001 , 0 10 520

640 1

2

2 ' 6

2 0

1

1 10 520

f

V n

P

=

5 , 3 2 2

2

2 6

2

1 7

5 , 0 0 , 7 85 , 0

1 001 , 0

001 , 0 10 520

1600 1

Pa( n e ) =

5 , 3 2 2

2

2 ' 6

2 0

1

1 10 520

f

V n

P

=

5 , 3 2 2

2

2 6

2

1 7

5 , 0 0 , 7 85 , 0

1 001 , 0

001 , 0 10 520

3200 1

' '

0

r

r r

' 0

z vspc

C

C





Thø nguyªn

' 0



1000 085 , 1 03 , 1 995 , 0 0 , 7

318 03 , 1

03 , 1 995 , 0

' '

0

r

r r

' 0



7 , 0 0 , 968 1 , 05 1 , 085 1100

313 05 , 1

05 , 1 968 ,

' '

0

r

r r

' 0



7 , 0 0 , 884 1 , 15 1 , 085 1200

308 15 , 1

15 , 1 884 ,

' '

0

r

r r

3 Khối lợng nạp đợc trong 1 chu kỳ cho V h = 1 lít Gnl

ở động cơ có 5000 vòng/ phút sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ ở đâytính cho Vh’ = 1 lít vì ta cha xác định Vh của 1 xi lanh

Gckl = G180 .d mg/ck lít

G180 : Khối lợng hỗn hợp tơi(hay không khí) nạp cơ bản:

 

10 a

a

, h a

1 R

15 , 0 V G

1

5 , 0

h a

5 , 0 7 001 , 0 995 , 0





= 1085,560 mg/ckl

1

05 , 0

h a

5 , 0 7 001 , 0 968 , 0





= 1061,753mg/ckl

1

05 , 0

h a

5 , 0 7 001 , 0 884 , 0





= 962,621 mg/ckl

h k

R

V





1

1

1 7 1

03 , 1 995 , 0 7







= 0,896

b Tính ở tốc độ nM:

v =

r a

1

1 7 1

05 , 1 968 , 0 7

1

288

1 7 1

15 , 1 884 , 0 7

G ckl

 =0,1155,1469.15,072 1

 = 79,309 mg/ck lít

Ch ơng 4

ne - Tốc độ tính toán lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi đạt Nhdmax);

ntt - Tốc độ tính toán (ntmin, ntmax, ne )

= 1,23

1 Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy (Nhiệt độ cao nhất của chu trình) T z

G

G h

1

.





Gnlckl - Mức nhiên liệu trong một chu kỳ sống với Vh’ = 1 lít;

Gckl - Khối lợng nạp đợc trong một chu kỳ cho Vh’ = 1 lít;

 - Hệ số d không khí;

l0 - Lợng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu;

 - Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí, chọn theotốc độ (bảng 5)

G

G h

1

.





0 178 , 0

000023 ,

0 185 , 0 051

, 0 1 004 , 977

078 , 67 1474 10500

85 , 0

185 , 0 000023 ,

G

G h

1

.

0 178 , 0

000023 ,

0 185 , 0 048

, 0 1 1061,753

72,896

1474 10500

89 , 0

Ta đã biết đợc Tc = 663,754 oK tính trong quá trình nén thay vào và rút gọnphơng trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:

0 355 , 650

185 , 0 000023 ,

ckl

nlckl u

G

G h

1

.

0 178 , 0

000023 ,

0 185 , 0 054

, 0 1 1155,146

79,309

1474 10500

91 , 0

Ta đã biết đợc Tc = 705,770 oK tính trong quá trình nén thay vào và rút gọnphơng trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:

0 022 , 667

185 , 0 000023 ,

Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng Tz = 2699,520 oK

2 Xác định áp suất cuối quá trình cháy (cực đại của chu trình) Pz

Đối với động cơ xăng

Pz =

c

z c







c

z c







Ch ơng 6 Tính quá trình dãn nở Chỉ số dãn nở đa biến n2

35 ,

1 35 ,

258 ,

c Tính ở tốc độ ne:

23 ,

.

1

1

1 2

'

n n

35 , 1

828 , 3 7 955 , 52 1 7

258 , 1

745 , 4 7 852 , 54 1 7

23 , 1

634 , 4 7 784 , 50 1 7

Pi - áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu trình.

Động cơ không tăng áp hoặc tăng áp bằng tuốc bin khí

n - Số vòng quay của động cơ ở chế độ tính toán

Dựa trên Vtb đã chọn theo số vòng quay ở chế độ tính toán ta xác định Vtb ở cácchế độ này để tính ch

a Tính ở tốc độ nmin:

Vpmin = 2,300

1000 30

640 8 , 107 30

b Tính ở tốc độ nM:

VpM = 5,965

1000 30

1660 8 , 107 30

c Tính ở tốc độ ne:

Vpe = 11,499

1000 30

3200 8 , 107 30

* áp suất trung bình thực tế Pe

Pe = Pi ch KG/cm2

.

.

270000

0 0

.

270000

0 0 min

min 0

896 , 0 1

913 , 0

.

270000

0 0

1000 878 , 0 1

geM = 220,715

878 , 0

825 , 193





chM iM

.

270000

0 0

785 1

gee = 222,728

803 , 0

912 , 178





che ie

g

3 Công suất thực tế Ne ở các tốc độ

Ne =



450

.V h i n

M eM

640 361 8

 m.l

b Tính ở tốc độ nM:

NeM = Nemax

e eN

M eM

1660 193 , 9

c Tính ở tốc độ ne:

6 Các hiệu suất của động cơ

* Hiệu suất nhiệt  t (ứng với chu trình lý thuyết)

* Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)  i

(mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy)

10500 116 , 226

1000 632

10500

825 , 193

1000 632

10500 912 , 178

1000 632

1000 632

632 min

c Tính ở tốc độ ne:

10500 728 , 222

1000 632

(Trong tính toán chính xác: t > i > e )

Ch ơng 8 Xác định các kích thớc cơ bản của động cơ

Việc xác định các kích thớc cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:

Nemax - Công suất lớn nhất tại số vòng quay ne;

Nehd - Công suất lớn nhất tại số vòng quay nhd;

PeN - áp suất trung bình thực tế tại số vòng quay đạt Nemax, Nehd

Từ công thức: Nemax =



450

. h e

e V i n



3200 6 145 , 8

4 450 120

450

e h

n i P

N

Ch ơng 9

Cân bằng nhiệt của động cơ

Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lợng nhiệt do hỗn hợp cháyphát ra Q1 (ở chu trình lý thuyết là lợng nhiệt cấp vào) phân bố nh thế nào cho phầnnhiệt sinh công có ích thực sự (Ne) tức là Qe Phần nhiệt Qlm + x theo nớc làm mát vàkhí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là Q2 đa ra nguồn lạnh, mất theo định luật 2của nhiệt động học) Phần Qch mất cho công cơ học Phần Qlhlt các tổn thất do cháykhông hoàn toàn

Tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính nh sau:

Đờng đặc tính ngoài

2 Xây dựng đồ thị công P-V

B

ớc 1: Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng

Trục tung thể hiện cột áp suất

Trục hoành biểu thị thể tích đợc chia thành các đoạn

lc = 40 mm : Thể hiện thể tích buồng cháy (buồng nén)

la = 280 mm : Thể hiện thể tích toàn bộ xi lanh

lvh = 240 mm: Thể tích làm việc của xi lanh

30

200 300

Chọn tỉ lệ xích:

P = 8 , 276

748 , 50

cm kG mm

933 , 7

B

ớc 2 : Tìm các điểm trung gian

a/ Dựng đờng nén đa biến a-c:

Từ công thức Pc = Pa n1

 = Pa

1 1

.

n

c

a a n

c

a

l

l V

ci

a

l

l V

c a

z n

z

l l V

c i

z

l l l

5.0 0.200 0.138 50.748 7.009 200

Từ các bảng trên ta dựng đợc đồ thị công của động cơ xăng 4 kỳ ở tốc độ ne:

Hình vẽ chỉ mang tính chất minh hoạ,

Chi tiết xem trong bản vẽ A0 ./

p

v

o o'

c c c''

z z'

b

b1 a r

b

r/2